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通信系統論文:電子通信系統關鍵技術問題分析

論文關鍵詞:電子通信系統 移動衛星通信 關鍵技術

論文摘要:現今的電子通信技術屬于一種尖端的且應用性極強的技術,一個國家的科技發展水平和進度關鍵看電子通信技術水平的高低。電子通信產業是信息產業不可或缺的一部分,電子通信技術的進步和發展直接帶動先進的生產力和科技實力。電子通信技術涉及的領域和范圍較廣,特別突出在移動電話和衛星通信兩個方面,本文也將重點通過這兩個方面來分析電子通信系統關鍵技術的問題。

隨著電子通信技術的發展,它同時在很大程度上改變著人們的生活和方式。人們也能很好地運用電子通信技術突破時間和空間的局限來學習和工作。電子通信技術不僅改變著人們,它還在改變著社會和國家,使得國家不斷發展,特別表現在衛星通信技術上。當然我國的電子通信技術還存在一些關鍵技術的問題,有待人們改善和加強。

一、電子通信系統概述

電子通信技術屬于現代通信技術中的一大部分。電子通信技術還是信息社會的主要支柱,是現代高新技術的重要組成部分,甚至是國家國民經濟的神經系統和命脈。在現代化信息社會,電子通信技術無處不在,它涉及的范圍也很廣,包括移動電信、廣播電視、雷達、聲納、導航、遙控與遙測以及遙感等領域,還有軍事和國民經濟各部門的各種信息系統都要運用到電子通信技術。

電子通信系統中最具代表性也最常見的就是移動通信和衛星通信。其中移動通信就包括了衛星通信,此外還有蜂窩系統、集群系統、分組無線網、無繩電話系統、無線電傳呼系統等多個領域。

二、電子通信系統關鍵技術問題

近幾年來,電子通信技術應用十分廣泛,就其最具代表性的移動通信和衛星通信來看,就存在很多關鍵性的技術問題,有待加強和改善。移動通信技術在電子通信技術中發展范圍最大最迅速,傳統的蜂窩通信因為可用無線頻譜資源的增加和無線信號的衰弱而變得越來越受局限。不斷縮小的小區半徑代表著基站的密度也在不斷增加。除此之外,頻繁的越區切換導致空中資源的浪費和頻譜效率降低,這也使得網絡建設的成本也是越來越高。從以上各種因素可以看出,要想獲得更高的頻譜效率和更大更充足的系統容量,就應該突破傳統蜂窩體制,應用新的移動通信技術。

1、移動通信系統關鍵技術問題

在移動通信系統中采用分布式天線是很有效也很成功的一種方式,每個小區內都有很多個無線信號處理單元,這些單元距離都比載波波長要遠得多,并且它們都能進行功放變頻和信號預處理。要在核心處理單元實現信號處理的功能,首先就要完成信號的收發功能和一些簡單的信號預處理,然后就要與核心處理單元連接,通過光纖和同軸電纜或微波無線信道來實現。有兩種方式可以實現分布式移動通信,第一種就是在所有的無線信號處理單元上所有相同的下行鏈路信號同時發射,然后小區內的無線信號處理單元接收到上行鏈路信號之后直接傳送到中心處理單元。這種方案優點是簡單,缺點則是會不斷干擾系統,阻礙了系統容量的擴大。第二種方式則是在整個業務區域內完成無線覆蓋的分布式天線結構,通過用大量的無線信號處理單元來實現,從而突破傳統蜂窩小區的理念。這種方式也可稱之為“受控天線子系統”,即“僅與移動臺相近的信號處理單元負責與移動臺進行通信”的方式。第二種較之第一種更理想,但同時它也更復雜。

分布式移動通信較傳統的移動通信技術有幾點優勢,第一是小區間干擾低、SIR高且系統容量大,第二是它內部的分集能力不僅能用來抵抗陰影效應,還能夠保證不衰落和擴大系統的容量。第三是它能全面提高其自身切換性能和接受信號的功率,還能降低其切換次數。第四是它對其他通信系統的干擾小并且在相同發射功率下覆蓋的區域更大,反之其發射功率更低。第五是它不僅能更方便快捷地實現任意形狀的無線業務服務區,還能核心處理單元集中處理信號。更能有效利用無線資源。

子通信系統分為5層:應用層、驅動層、傳輸層、數據鏈路層和物理層。這5層之間功能劃分應明確,接口應簡單,從而為硬軟件的設計實現奠定良好的基礎:應用層是通信系統的最高層次,它實現通信系統管理功能(如初始化、維護、重構等)和解釋功能(如描述數據交換的含義、有效性、范圍、格式等)。驅動層是應用層與底層的軟件接口。為實現應用層的管理功能,驅動層應能控制子系統內多路傳輸總線接口(簡稱MBI)的初始化、啟動、停止、連接、斷開、啟動其自測試,監控其工作狀態,控制其和子系統主機的數據交換。傳輸層控制多路傳輸總線上的數據傳輸,傳輸層的任務包括信息處理、通道切換、同步管理等。數據鏈路層按照MIL—STD一1553B規定。控制總線上各條消息的傳輸序列。物理層按照MIL—STD一1553B規定,處理1553B總線物理介質上的位流傳輸。應用層、驅動層在各個子系統主機上實現,傳輸層、數據鏈路層、物理層在MBI上實現。

2、衛星通信系統關鍵技術問題

衛星通信在電子通信技術中最為先進,它也有很大的優勢,包括通信距離遠并且容量大,通信線路質量穩定可靠以及機動性能優越和靈活地組網等這些都是別的技術沒有的特點。但隨著不斷快速發展的全球信息化產業,人們對信息的需求也越來越復雜多樣,電子通信技術已進入高速、多媒體、業務多樣化和可移動的個性化時代。

目前的衛星通信的一些關鍵技術也存在一些問題,它包括高速數據的業務需求。以及衛星通信應用寬帶IP的難點。現代衛星通信技術采用一些關鍵技術來解決問題,一個就是數據壓縮技術,它能讓靜態和動態的數據壓縮都能有效提高通信系統在時間、頻帶、能量上的工作效率;第二個就是智能衛星天線系統;第三個就是寬帶IP衛星通信技術的研究;第四個就是新型高效的數字調制及信道編碼技術;第五個就是多址連接技術的改進和發展;第六個就是衛星激光通信技術。

未來的衛星通信數據率會通過激光通信來實現,激光的優勢會在互聯衛星網中得到充分發揮,因為在那里經常會應用到激光通信技術,它在外層空間進行,所以不會受到大氣層的影響。還可以利用“星際激光鏈路”技術來縮短全球衛星通信中的“雙跳”法的信號時長。有專家提出“在衛星激光通信在比微波通信數據速率高一個數量級的理想情況下,天線孔徑尺寸會比微波通信衛星減小一個數量級”的觀點。那么如果在空間無線電通信中以激光作為載體來進行工作和運行未來的衛星之間進行激光通信是很有前途的。

總而言之,電子通信系統在這個信息化時代無處不在。在電子通信系統中范圍最廣最常見的就是移動通信技術和衛星通信技術,移動通信技術體現在日常的電視廣播網絡等各種電子傳輸工具上,而衛星通信系統則運用在比較大型的工程上。電子通信系統的發達和完善與否直接決定了一個國家和社會的強弱,所以對其關鍵技術問題的分析和研究是很有必要的,掌握了其關鍵技術就能很好地運用和完善它。

通信系統論文:論軟交換技術在電力通信系統中的應用前景

論文關鍵詞:交換技術 電力通信系統

論文摘要:隨著時代的發展和通訊技術發展的日新月異,新的時期對電力通信的也同樣提出了新的要求:一方面,為了確保電力系統先進性、安全性、穩定性和高效性,這需要我們的電力通信系統與時俱進繼續完善和提高電力通信;另一方面,充分地利用現有電力的網絡和資源優勢,使之成為電力企業新的價值增長途徑,成為電力通信企業的技術革新的動力,進一步保持并提升電力的供應企業的競爭力。然而當前電力通信系統雖然業務量小但是種類較多,這不但造成浪費, 而且由于種類繁多對其運行管理和運行維護帶來很大不便。上述問題的解決方案之一——軟交換技術。這是由于軟交換技術具有媒體網關接入、呼叫控制、業務提供以及互聯互通等功能,可以很好的解決新時期電力通信的問題,因此,軟交換技術在電力通信系統中的有著很好的推廣應用前景。

自從第一款產品在電信市場上成功推出以來,“軟交換”這個概念已經成為電信行業中倍受青睞的時髦用語。由于既能執行與基于硬件的傳統電話交換機相同的功能,又能同時處理IP通信,軟交換技術承諾可提供許多優勢,如輕松整合電路交換和分組交換、降低網絡成本以便運營商更快獲得收入。

所謂“軟交換”就是指基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的系統和設備解決方案。換言之,軟交換是從媒體網關(傳輸層)中分剝離出其中的呼叫控制功能,再通過軟件技術實現其呼叫控制功能,進而使得呼叫傳輸和呼叫控制二者想獨立,這就為系統的控制與交換以及軟件可編程功能實現各功能的可分離的平臺創造了條件。一方面,軟交換提供了很多實用的功能,如:連接控制、翻譯和選路、網關管理、安全性和呼叫詳細記錄、呼叫控制等功能。另一方面,它還為在網絡上提供開展新業務提供了大大便利,這主要是要歸功于軟交換網絡資源與網絡能力很好的相結合起來,并設置標準開放的業務接口和業務應用層。

1、背景

隨著電力市場化、開放化的趨勢以及電網建設的進一步發展,傳統的電力信息系統的業務將發生變化。一方面,涌現出不少新型業務如:電視會議、變電站無人視頻監控、輸變電線路監控及電廠視頻監控等視圖業務;另一方面,傳統單一主機的調度自動化體系架構向客戶機/服務器體系架構的轉變;同時,監視全網運行狀況,提供故障記錄和分析的故障濾波系統的建設以及電量計費網絡系統和雷電定位系統的建設等。因此,基于互聯網/局域網并能體現信息化綜合業務應用的管理信息系統將成為電力企業信息化的發展方向和趨勢。

2、軟交換的主要功能

軟交換主要具有呼叫控制、互聯互通、業務提供等功能,下面分別來逐一介紹這個三大功能:

(1)呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能組成。它除了能完成基本呼叫的建立、維持和釋放之外,還可以提供各種控制功能,如:呼叫處理、智能呼叫觸發檢出、連接控制和資源控制等等。

(2)互聯互通功能。當前IP電話體系主要是由兩大標準構成即:ITU-T H.323協議標準和IETF SIP協議標準,這兩大標準均可以獨立的均實現呼叫建立、釋放、補充業務、能力交換等功能,但是不可相互兼容的體系結構。軟交換技術可以與多種協議相兼容,自然也包括同時兼容ITU-T H.323和IETF SIP這兩大協議標準。

(3)業務提供功能。一方面,軟交換可以實現對PSTN/ISDN交換機的支持,并能提供的全部業務,包括基本業務和補充業務;另一方面,它還可以與現有智能網相兼容相配合,為現有智能網提供的業務。由此可見軟交換在網絡從電路交換向分組交換演進的過程中扮演著非常重要的作用。

3、引入軟交換的意義

軟交換將是下一代話音網絡交換的核心。如果說傳統的電信網是基于程控交換機的網絡,那么下一代分組話音網則是基于軟交換的網絡。軟交換是新、舊網絡融合的樞紐。這主要表現在以下三層面:

第一個層面——用戶。傳統的交換網絡的封閉性,一家設備供應商往往包攬所以的包括軟、硬件供應、更新維護以及應用的開發在內的每一項事物,理所當然用戶也牢牢地鎖定在設備供應商的那里,壓縮了用戶選擇的空間,導致用戶在設備維護費用上失去了應有的主動權。然而通過軟交換技術的所搭建起來的下一代網絡可以有效地扭轉了這種不利局面,這主要是在利用軟交換技術搭建的新一代網絡中設備系統供應商都是基于同一個開放標準平臺開發出來的,這樣一來用戶自然就具有更多的選擇權,可以在同一類產品中貨比多家,根據自己的需求擇優挑選供應商來為自己服務。

第二個層面——成本。將傳統的電路交換技術與軟交換技術相比,軟交換技術更具經濟性、低成本性,可以說是地投入高產出。這主要是得益于兩方面:一方面,軟交換技術實現了平臺的開放性,使得新的應用可以更快、更易的與其相銜接;另一方面,軟交換所以使用的元器件很多都是普通的計算機器件,這就降低了其元器件的采購成本,具有更高的性價比。

第三個層面——可靠性。

與傳統的電路交換相比,軟交換技術可以更好的解決網絡的可靠性。用戶在組網的時候可以利用軟交換的優勢采用功能軟件的形式將傳統的電路交換的核心功能先進行了分類,然后再將其往下分配到各骨干網絡。由于這種根據分門別類的分布式結構是可編程的,同時也是以計算機平臺為基礎,并可以利用設置網絡權限來更好地實現網絡的可控性和安全性。

4、軟交換技術在電力通訊系統中的應用前景

電力通信網分布廣泛,業務極為繁瑣,雖然擁有多種網絡形式,但是各種網絡一方面都有各自的交換設備、復接設備等, 且它們相互獨立不能實現互融互通。但是隨著軟交換技術的出現,將可以很好的解決這些問題,這主要得益于在電力通訊系統中應用軟交換技術所能取得以下幾方面的優勢。

4.1統計匯總的優勢

采用軟交換技術組建的電力通信系統具有自我統計和自我維護功能,主要包括:業務統計和錯誤預警。對于縱橫交織的電力網絡和業務繁雜的電力系統來講,應用軟交換技術可以實現:(1)方便便捷地對所有的業務進行匯總并輸出分析報告;(2)發生故障時及時發出錯誤警報,同時顯示故障錯誤的具體的地點和原因,并自動將其發送給電力搶修和維護部門。(3)清單的采集功能,并可提供詳細的電量與電話計費清單。

4.2電力通信網中的網絡互通的優勢

電力通信網不但擁有電力系統獨有的載波電話網絡,而且同樣也存在計算機網絡,它們是以協議為基礎的分組網絡。電話網和計算機網可以利用軟交換技術所提供的支 持多種信令協議的接口來實現它們之前信息指令相互傳輸相互識別。這樣一來計算機網絡能更便捷地對電力通信網進行管理和協作更好的支持各業務的開展和實施。

4.3新業務開展的優勢

當前,語音和數據信息為電力通信網中的主要傳輸的信息,但是隨著網絡技術的發展和計算機技術的革新, 這對電力通信業務提出了很多新的要求如:可視業務、多媒體業務等新興業務。面對這些新的要求,軟交換技術可以大顯生手,這是因為其不但可以很好地支持語音業務,而且還可以利用新的網絡設施與開放式的應用程序接口為用戶提供各種增值業務,為新業務的開展提供便捷。

4.4統一不同介質網絡的優勢

當前電力通信網中擁有多種傳輸介質,且各自獨立不相兼容,并必須采用各自專用的設備, 若引進了軟交換技術來組建網絡, 利用軟交換技術的優勢搭建一臺多介質的信息進行交換解決方案。這樣一方面可以減少設備的需求降低設備的總采購額節約了成本;另一方面可以提高了網絡的可靠性,使依靠各種不同介質傳播的網絡達到了一定的互融互通的效果,正是由于實現了不同介質在同一網絡中信息傳遞從而簡化了過去不同介質間的繁瑣的數據轉換;同時在管理維護上顯得更加方便快捷,因為現在只需對同一類設備進行運行管理和系統維護就可以實現對整個網絡的信息交換。

總之,軟交換技術應用作為下一代網絡的解決方案,具有多方面的優勢,其應用性體現在方方面面。在電力通信網中引人并實施軟交換技術,一方面,在技術上既可起到承上啟下的作用;另一方面,電力供應企業順利向下一代網絡解決方案的的演進產生多方面的積極作用。基于軟交換技術應該在電力通訊系統中所具有的這些優勢,我們可以很好的預見其良好的市場應用與推廣前景。

通信系統論文:網絡通信系統的信息脆性風險評估

論文關鍵詞:網絡通信系統 信息脆性 風險評估

論文摘要:目前來看,信息脆性風險已經成為網絡通信系統亟待解決的問題。而要想更好解決網絡通信系統信息脆性風險,就需要采取有效的管理方法對信息脆性風險進行分析,以保證網絡通信系統正常運行,從而保證不同領域信息安全。本文主要從網絡通信系統信息脆性風險概況、網絡通信系統與脆性環境之間的聯系、網絡通信系統信息脆性風險評估等方面出發,對網絡通信系統的信息脆性風險評估進行分析。

隨著網通通信系統不斷的發展,不僅其規模越來越大,其復雜程度也越來越高,系統之間的聯系也逐漸密切起來。隨之而來系統的不確定性也越來越大,而系統的復雜性使得網絡通信系統易受環境的不確定性影響,從而使系統出現脆性風險,甚至給環境帶來一定影響。在這種情況下,有必要基于網絡系統脆性風險建立脆性風險評估體系,以減少不必要的網絡脆性風險。如何更好的對網絡通信系統信息脆性風險評估進行分析,已經成為相關部門值得思索的事情。

一、網絡通信系統信息脆性風險概況

(一)脆性定義

脆性是系統受到外界打擊時而產生的崩潰,這種崩潰在脆性產生之前并沒有相應征兆。從某種意義上來講,脆性是其系統自身特有屬性,其是一種狀態轉化成另一種狀態時才能顯現出來的,一旦顯現出來,就會給系統造成巨大的損失。

(二)脆性特點

脆性是伴隨著復雜系統而存在的,基于脆性定義,系統脆性特點進行分析。現在網絡通信系統中脆性不能明顯的顯現出來,只有當其受到強烈干擾之后,才能顯現出來,并將脆性隨時激發出來。隨著網通通信系統不斷的發展,其脆性可能隨時被激發。因此,網絡通信系統信息脆性問題是具有隱藏性的;因網絡通信系統容易受復雜系統干擾,當其受一定條件限制時,其系統有脆性聯系的系統就會受脆性的影響而產生崩潰;因網絡通信系統進化方式較多,再加上受外界環境的影響,使其表現結果具有多樣性,這也使得狀態脆性變化形式更加多樣化,系統脆性損失也變得多樣化。在系統脆性的影響下,系統工作狀態會呈現出混亂的狀態,其脆性持續一段時間后會產生不同程度的危害性,甚至影響社會秩序的有序進行;網絡通信系統子系統之間常會因為熵相互爭奪,而使其熵值降低,從而使網絡通信系統信息出現非合作博弈。此外,網絡通信系統脆性也具有連鎖性、延時性和整合性。網絡通信系統在實際運行過程中一旦受外界干擾,其系統脆性就會隨之產生逐漸崩潰,但是系統崩潰是可以延時一段時間的,畢竟系統有一定的開放性和組織性。再加上脆性是具有一定屬性的,在對系統脆性進行研究時,需要全局分析。

二、網絡通信系統與脆性環境之間的聯系

在對網絡通信系統信息脆性風險進行分析時,有必要對系統和脆性環境之間的聯系進行分析。系統脆性風向與系統漏洞相似的,是風險客觀存在的條件,而威脅和攻擊則是風險的主觀條件。不管是主管條件還是客觀條件,主客觀條件在時間相同條件下,其風險對整個通信系統安全是有一定破壞性的,甚至使整個通信系統處于不穩定且不安全狀態中。一般系統與外部環境是有一定聯系的,不僅相互影響,同時也存在一定外部規定性。也就是系統必須在特定的環境下進行,即便在環境因子不用情況下,其也會以一種特殊的方式將其組合在一起,從而進行不同的系統結構性質。但是系統實際運行過程中,會呈現一種特性甚至產生與環境相適應趨勢。一旦環境發生變化,其系統涌和環境也有一定依存關系。而正是因為系統和脆性環境存在上述關系,可以將系統分為封閉式和開放式脆性系統兩種。封閉式脆性系統在系統運行過程中,其與外部環境在信息和能量等方面沒有相應溝通和交流的,而開放式脆性系統則與外部環境存有信息、能量及相關方面的溝通。從整體上來看,開放式脆性系統是易受脆性環境影響的,其脆性風險也相對較高。理論上封閉系統的風險性雖然低于開放性脆性系統,但是要想真正的降低系統風險并保證其安全,還需要最大限度的降低系統開放性,畢竟系統是變化的,而系統變化過程中是需要相應信息、能量及相關因素支持的。隨著網絡變化不斷的發展,人們生產、生活對網絡的依賴性越來越大,這就使得網絡系統脆性安全變得越來越重要。這就需要對網絡通信系統信息脆性風險進行相應分析并評估。

三、網絡通信系統信息脆性風險評估

對網絡通信系統脆性風險進行評估,除了了解系統信息脆性風險概況、與外部環境關系外,還應在上述內容基礎上建立網絡通信系統信息脆性風險結構模型,以便進一步對系統脆性風險進行評估。脆性系統受內外因的影響而易引發脆性事件。一般脆性事件是由不同因素構成的,一旦這些因素某一刻在系統上發揮作用,就可能引發一系列崩潰事件。而這一時刻內所有脆性事件構成的系統脆性事件而他將其制成脆性空間,也就是我們常說的系統脆性環境。當這些脆性事件在系統上產生作用,就會使脆性發生變化,甚至使其概率處于崩潰地步。而通信系統脆性風險結構就是在此基礎上通過對脆性事件的可變性和不確定性的分析構建的。

脆性結構一般可分為脆性事件和脆性因子。脆性事件作為脆性環境的直接構成要素,其不僅具有重復性多邊形,同時也具有難以預測性。而脆性因子則存在于脆性事件中,其具有隱藏性、穩定性和可預測性。因此,對脆性環境分析,可以基于脆性因子進行分析。脆性事件在某一時間內受外部環境干擾后會出現系統崩潰事件集。在實際分析中,可以通過假設空間系統n個脆性事件(I1,I2,……In),求出發生概率。正常情況下,當系統概率超過零0時,系統崩潰概率將會在0-1之間,在I1作用下,系統的脆性風險期望則為E[RI2]=Pipi,(i=1,2……,n),脆性風險則為E[RIi]=E[RIi]+…+E[RIn]。而構建這種線性疊加需要所有脆性事件來保證,但是在實際應用過程中,不同脆性事件是有多種聯系的,這就加大了對具體脆性事件分析和預測難度,更無法對耦合關系進行分析和處理。在這種情況下,就應該對新對系統脆性事件進行分析,并辨別出脆性事件中存在的因子,再以不同脆性事件因子危害性為依據,對影響網絡通信系統崩潰程度進行分析,以更好的得到脆性風險結果。為了使網絡通信系統信息脆性風險評估更加準確,還需要對系統信息脆性熵進行進一步分析。熵作為度量脆性事件集,可以以脆性事件集空間概率形式來對平均函數進行分析。因脆性事件空間中的概率都有一定的風險,使得多有空間脆性事件都存有一定概率風險,再加上熵度量值是由脆性事件集空間概率決定的,使得熵成為整體結構的唯一決定。這樣在實際應用過程中,就可以通過熵來減少脆性事件的不確定性,以降低脆性風險。

四、結束語

計算機網絡通信技術不斷的發展,網絡通信技術向自動化、智能化水平方向發展,并被人們廣泛應用在生活和社會不同領域中。而在網絡通信系統運行過程中,其卻常受內外環境的影響而出現網絡系統信息脆性問題。因此,人們對計算機通信網絡同風險越來越重視,相應網絡通信系統研究人員為了更好解決上述問題,開始對網絡系統信息脆性問題進行了上述研究。但隨著時代的發展,網絡通信系統信息脆性問題將會有新的體現,仍需要相應研究人員對網絡通信系統脆性問題進行深入研究。

通信系統論文:分析網絡通信系統的信息脆性風險評估

論文關鍵詞:網絡通信系統 信息脆性 風險評估

論文摘要:目前來看,信息脆性風險已經成為網絡通信系統亟待解決的問題。而要想更好解決網絡通信系統信息脆性風險,就需要采取有效的管理方法對信息脆性風險進行分析,以保證網絡通信系統正常運行,從而保證不同領域信息安全。本文主要從網絡通信系統信息脆性風險概況、網絡通信系統與脆性環境之間的聯系、網絡通信系統信息脆性風險評估等方面出發,對網絡通信系統的信息脆性風險評估進行分析。

隨著網通通信系統不斷的發展,不僅其規模越來越大,其復雜程度也越來越高,系統之間的聯系也逐漸密切起來。隨之而來系統的不確定性也越來越大,而系統的復雜性使得網絡通信系統易受環境的不確定性影響,從而使系統出現脆性風險,甚至給環境帶來一定影響。在這種情況下,有必要基于網絡系統脆性風險建立脆性風險評估體系,以減少不必要的網絡脆性風險。如何更好的對網絡通信系統信息脆性風險評估進行分析,已經成為相關部門值得思索的事情。

一、網絡通信系統信息脆性風險概況

(一)脆性定義

脆性是系統受到外界打擊時而產生的崩潰,這種崩潰在脆性產生之前并沒有相應征兆。從某種意義上來講,脆性是其系統自身特有屬性,其是一種狀態轉化成另一種狀態時才能顯現出來的,一旦顯現出來,就會給系統造成巨大的損失。

(二)脆性特點

脆性是伴隨著復雜系統而存在的,基于脆性定義,系統脆性特點進行分析。現在網絡通信系統中脆性不能明顯的顯現出來,只有當其受到強烈干擾之后,才能顯現出來,并將脆性隨時激發出來。隨著網通通信系統不斷的發展,其脆性可能隨時被激發。因此,網絡通信系統信息脆性問題是具有隱藏性的;因網絡通信系統容易受復雜系統干擾,當其受一定條件限制時,其系統有脆性聯系的系統就會受脆性的影響而產生崩潰;因網絡通信系統進化方式較多,再加上受外界環境的影響,使其表現結果具有多樣性,這也使得狀態脆性變化形式更加多樣化,系統脆性損失也變得多樣化。在系統脆性的影響下,系統工作狀態會呈現出混亂的狀態,其脆性持續一段時間后會產生不同程度的危害性,甚至影響社會秩序的有序進行;網絡通信系統子系統之間常會因為熵相互爭奪,而使其熵值降低,從而使網絡通信系統信息出現非合作博弈。此外,網絡通信系統脆性也具有連鎖性、延時性和整合性。網絡通信系統在實際運行過程中一旦受外界干擾,其系統脆性就會隨之產生逐漸崩潰,但是系統崩潰是可以延時一段時間的,畢竟系統有一定的開放性和組織性。再加上脆性是具有一定屬性的,在對系統脆性進行研究時,需要全局分析。

二、網絡通信系統與脆性環境之間的聯系

在對網絡通信系統信息脆性風險進行分析時,有必要對系統和脆性環境之間的聯系進行分析。系統脆性風向與系統漏洞相似的,是風險客觀存在的條件,而威脅和攻擊則是風險的主觀條件。不管是主管條件還是客觀條件,主客觀條件在時間相同條件下,其風險對整個通信系統安全是有一定破壞性的,甚至使整個通信系統處于不穩定且不安全狀態中。一般系統與外部環境是有一定聯系的,不僅相互影響,同時也存在一定外部規定性。也就是系統必須在特定的環境下進行,即便在環境因子不用情況下,其也會以一種特殊的方式將其組合在一起,從而進行不同的系統結構性質。但是系統實際運行過程中,會呈現一種特性甚至產生與環境相適應趨勢。一旦環境發生變化,其系統涌和環境也有一定依存關系。而正是因為系統和脆性環境存在上述關系,可以將系統分為封閉式和開放式脆性系統兩種。封閉式脆性系統在系統運行過程中,其與外部環境在信息和能量等方面沒有相應溝通和交流的,而開放式脆性系統則與外部環境存有信息、能量及相關方面的溝通。從整體上來看,開放式脆性系統是易受脆性環境影響的,其脆性風險也相對較高。理論上封閉系統的風險性雖然低于開放性脆性系統,但是要想真正的降低系統風險并保證其安全,還需要最大限度的降低系統開放性,畢竟系統是變化的,而系統變化過程中是需要相應信息、能量及相關因素支持的。隨著網絡變化不斷的發展,人們生產、生活對網絡的依賴性越來越大,這就使得網絡系統脆性安全變得越來越重要。這就需要對網絡通信系統信息脆性風險進行相應分析并評估。

三、網絡通信系統信息脆性風險評估

對網絡通信系統脆性風險進行評估,除了了解系統信息脆性風險概況、與外部環境關系外,還應在上述內容基礎上建立網絡通信系統信息脆性風險結構模型,以便進一步對系統脆性風險進行評估。脆性系統受內外因的影響而易引發脆性事件。一般脆性事件是由不同因素構成的,一旦這些因素某一刻在系統上發揮作用,就可能引發一系列崩潰事件。而這一時刻內所有脆性事件構成的系統脆性事件而他將其制成脆性空間,也就是我們常說的系統脆性環境。當這些脆性事件在系統上產生作用,就會使脆性發生變化,甚至使其概率處于崩潰地步。而通信系統脆性風險結構就是在此基礎上通過對脆性事件的可變性和不確定性的分析構建的。

脆性結構一般可分為脆性事件和脆性因子。脆性事件作為脆性環境的直接構成要素,其不僅具有重復性多邊形,同時也具有難以預測性。而脆性因子則存在于脆性事件中,其具有隱藏性、穩定性和可預測性。因此,對脆性環境分析,可以基于脆性因子進行分析。脆性事件在某一時間內受外部環境干擾后會出現系統崩潰事件集。在實際分析中,可以通過假設空間系統n個脆性事件(I1,I2,……In),求出發生概率。正常情況下,當系統概率超過零0時,系統崩潰概率將會在0-1之間,在I1作用下,系統的脆性風險期望則為E[RI2]=Pipi,(i=1,2……,n),脆性風險則為E[RIi]=E[RIi]+…+E[RIn]。而構建這種線性疊加需要所有脆性事件來保證,但是在實際應用過程中,不同脆性事件是有多種聯系的,這就加大了對具體脆性事件分析和預測難度,更無法對耦合關系進行分析和處理。在這種情況下,就應該對新對系統脆性事件進行分析,并辨別出脆性事件中存在的因子,再以不同脆性事件因子危害性為依據,對影響網絡通信系統崩潰程度進行分析,以更好的得到脆性風險結果。為了使網絡通信系統信息脆性風險評估更加準確,還需要對系統信息脆性熵進行進一步分析。熵作為度量脆性事件集,可以以脆性事件集空間概率形式來對平均函數進行分析。因脆性事件空間中的概率都有一定的風險,使得多有空間脆性事件都存有一定概率風險,再加上熵度量值是由脆性事件集空間概率決定的,使得熵成為整體結構的唯一決定。這樣在實際應用過程中,就可以通過熵來減少脆性事件的不確定性,以降低脆性風險。

四、結束語

計算機網絡通信技術不斷的發展,網絡通信技術向自動化、智能化水平方向發展,并被人們廣泛應用在生活和社會不同領域中。而在網絡通信系統運行過程中,其卻常受內外環境的影響而出現網絡系統信息脆性問題。因此,人們對計算機通信網絡同風險越來越重視,相應網絡通信系統研究人員為了更好解決上述問題,開始對網絡系統信息脆性問題進行了上述研究。但隨著時代的發展,網絡通信系統信息脆性問題將會有新的體現,仍需要相應研究人員對網絡通信系統脆性問題進行深入研究。

通信系統論文:探析移動通信在鐵路通信系統中相關應用

論文關鍵詞:移動通信 鐵路通信系統 應用

論文摘要:鐵路運輸是國家的經濟大動脈,鐵路通信系統是直接保證鐵路運輸的重要工具,它的質量的好壞直接影響鐵路運輸的效率以及運輸速度和安全。隨著科技的進步和發展,各種高薪技術被廣泛地應用在鐵路通信系統中,使得鐵路通信系統得到逐步提高和完善,并提高了鐵路運輸的運輸速度、效率以及安全可靠性,本文主要討論移動通信在鐵路通信系統中的相關應用。

一、鐵路通信的作用

通信,指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進行的信息交流與傳遞。鐵路通信就是指利用有線通信、無線通信、光纖通信等現代化技術和設備,將鐵路運輸生產和建設過程中的各種信息進行傳輸和處理交換。從1825年的人工搖旗引導到1839年的指針式閉塞電報設備的發明以及應用,就說明現代通信技術一開始就是與鐵路運輸是緊密相關的。隨著我國高速鐵路的建設和運行,對鐵路通信技術提出了更高的要求,只有不斷地發展和完善鐵路通信系統,才能為現代化鐵路的建設與運行提供重要技術支持和安全保障。下面我們就來討論移動通信在鐵路通信系統中的相關應用。

二、無線列調

無線列調是重要的鐵路行車通信設備,主要負責列車的位置和運行方向。無線列調系統主要解決行車調度員、車站值班員和機車司機之間的通信和車站值班員、機車司機和運轉車長之間的通信。雖然無線列調具有節約資源的優點,但目前使用的無線列調是同頻單工電臺,隨著列車提速的不斷深入和列車建設密度的加大,在僅有的一個頻道上集中了眾多用戶,再加上場強的越區嚴重,容易致使系統阻塞,甚至于癱瘓。對于現代化的高速鐵路而言,這種通信系統過于簡單,滿足不了建設發展的需求。

三、集群通信

集群通信系統是一種高級移動調度系統,代表著專用移動通信網的發展方向。它能按照動態信道指配的方式,實現多用戶共享多信道。由于它具有調度、群呼、優先呼、漫游等功能,被廣泛地應用于政府、鐵路、航空等部門,其中以源自歐洲的TETRA較為出色。不過這種通信系統也有一定的缺點,比如系統設備采購、建網成本和終端價格較高,同時也存在信息丟失、保密性不高、易受干擾等,這從上海局目前所建成的集群系統就能看出來。這些缺點對普通語音通信的影響不大,但對要求較高的場合并不適用,比如列車與指揮中心的實時雙向數據通信。

四、GSM-R

GSM-R通信技術最早起源于歐洲,是在GSM公眾移動通信系統的基礎上增加了鐵路運輸專用調度通信功能,它主要由交換機、基站、機車綜合通信設備、手機等組成,目前在德國、意大利、瑞典等大多數國家普遍應用,我國鐵道部于2000年底正式確定將GSM-R作為我國鐵路通信系統的發展方向。它主要提供無線列調、編組調車通信、區段養護維修作業通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能,可為列車自動控制與檢測信息提供數據傳輸通道,并可提供列車自動尋址和旅客服務。比如全世界海拔最高的青藏鐵路,它的絕大部分線路都是在高原缺氧的無人區,為了滿足鐵路運輸通信、信號及調度指揮的需要,就采用了GSM-R移動通信系統。另外還有:大秦線、膠濟線、合武線、京津城際線,京滬高鐵等。

五、衛星通信

衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站來轉發或反射無線電信號,在兩個或多個地面站之間進行通信。它的主要優點是通信范圍大、不受陸地災害的影響,可靠性高、電路開通迅速、多址連接等,不過也存在成本高、傳輸延時大、傳輸帶寬有限等不足。相對而言,比較適合鐵路應急部門使用。

六、無線寬帶WIMAX

WIMAX技術是一項于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網技術。目前,在鐵路通信系統中的最新應用成果就是中國神華能源股份有限公司的自主研發項目 -“WIMAX技術在鐵路移動通信中的應用研究”。該項目自主研發了基于WIMAX無線寬帶技術的機車同步操控通信、列尾通信、無線列調通信、視頻監控等組成的鐵路通信應用系統,在經過車載運行實驗和室內動力分布實驗后,經專家組檢驗,表明該系統可滿足朔黃鐵路運行的技術要求,具有創新性,技術成果達到國際領先水平。

七、結束語

鐵路通信是以運輸生產為重點,主要功能是實現行車和機車車輛作業的統一調度與指揮。但因鐵路線路分散,支叉繁多,業務種類多樣化,組成統一通信的難度較大。所以,在鐵路通信系統中應當將各種現代化的通信技術有機結合,以保證行車安全、防止作業事故,提高運輸效率,加速機車周轉,以及改善服務質量等。

通信系統論文:一種數字語音通信系統的DSP實現

摘要：介紹了一種甚低頻低碼率數字通信系統的實現方案，該方案中的軟件采用混合編程的方法，硬件則用DSP實現，文章給出了整個系統的DSP軟硬件調試方法，并通過調試結果表明該方案具有很好的可行性和實時性。 關鍵詞：軟件無線電；DSP；混合編程

1　引言

現代通信系統已不斷由模擬體制向數字化體制過渡，并越來越傾向于采用“軟件無線電”的設計方案。即通過構造通用的硬件平臺，以使各種相關的通信任務能夠用軟件完成，從而構成一個具有高度靈活性、開放性的通信系統。現代的DSP通用處理器為實現這一方案提供了極大的便利。

軟件無線電的設計思想是：用一個通用、標準、模塊化的硬件平臺為依托，然后通過軟件編程來實現無線電臺的各種功能，從而取代基于硬件、面向用途的電臺設計方法。功能的軟件化實現勢必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少模擬環節，并把數字化處理A／D、D／A盡量靠近天線。軟件無線電強調體系結構的開放性和全面可編程性。它通過軟件的更新來改變硬件的配置結構，從而實現新的功能。軟件無線電一般采用標準的、高性能的開放式總線結構，此結構利于硬件模塊地不斷升級和擴展。

本文介紹一種利用TMS320C31浮點型DSP芯片為核心來設計并實現甚低頻低碼率數字化語音通信系統的方法。這種通信系統是以DSP硬件為平臺，并用硬件來實現系統的外圍功能，而用軟件來實現核心部分的數字化處理，從而完成整個系統的正常通信工作。

2　DSP硬件平臺

本通信系統的主要功能是實現語音的數字化傳輸，其系統功能圖如圖1所示。具體工作過程如下：

整個通信系統分為兩大部分，其工作狀態轉換由外附的MCU控制。在發送時，語音通過克麥風之后進入語音壓縮板進行采樣量化及數字化壓縮，壓縮后的比特流從串口送入DSP內進行調制，調制信號依次通過信道DAC、平滑濾波和功放，然后發送出去；在接收時，前置放大部分送來的信號再經過一次放大之后送往信道AD轉換器，轉換的數據FIFO通過中斷方式送給DSP進行解調，在DSP內解調之后的數據仍然通過串口送往語音壓縮板解壓后經揚聲器輸出。

根據系統要求，本設計選定的DSP是TI公司的TMS320C31。信道AD轉換器件選用ANALOG DE-VICE公司的AD7870，它是一個12bit的ADC，具有2μs的片上信號放大時間和8μs的轉換時間，最高轉換速率為100kHz，可以提供三種輸出接口方式12bit并行方式、字節方式和串行方式。信道DAC選用的是TI公司的TLV5619，這是一種:請記住我站域名12bit單通道電壓型DA轉換器。系統中的ADC和DAC轉換器都以并行12bit方式直接和FIFO相連。FIFOFirst In First Out采用的是雙端口RAM構架，其讀指針和寫指針是完全分開的，可實現讀寫操作的完全獨立，因此，這里選用CYPRESS公司的CY7C425。

3　軟件實現

本通信系統中的軟件采用C語言和混合編程，其中主程序和一部分子程序用C語言編寫，而一些運算量比較大的算法子程序則用匯編語言編寫，這樣，既容易進行調試，又可以提高軟件的執行效率，可達到最佳利用DSP芯片的軟硬件資源之目的。

整個軟件的主程序由發送部分程序段和接收部分段兩部分組成，主程序流程圖見圖2所示，每個程序段又分別是一個獨立的程序體，可以獨立的實現通信系統的發送和接收功能。

由于要求系統能夠實時完成通信任務，故相應的程序須和硬件相互配合，它們各操作之間的同步協調要求很高。而本系統可充分利用DSP芯片所提供的中斷和定時器資源來很好地實現系統功能。

串行口發送／接收中斷子程序用于完成DSP對串口的發送和接收任務，發送定時器中斷子程序流程圖如圖3所示，圖4所示是串口接收中斷子程序的流程圖。

在系統實現過程中，由于采用了混合編程，并對運算量比較大的算法用匯編程序來實現，因此，在對128點FFT算法采用匯編語言編程后，可經CCS仿真進行測試。匯編程序的執行時間為111113個時鐘周期2．78ms，可在一幀時間內30ms完成5次FFT和IFFT的幀同步算法，而用C語言實現時的程序執行時間為1812409個時鐘周期45．3ms。可見，用匯編程序的執行效率有明顯的提高。

4　結束語

DSP軟硬件開發設計是應用TMS320C31芯片進行的，這一方案在運用仿真器進行軟硬件聯合調試時取得了很好的效果，由此可見，在硬件設計合理的情況下，將C語言和匯編語言很好的結合，可充分發揮各自的優勢，從而達到最佳的設計效果。

通信系統論文:淺析基于通信系統淺論無線通訊技術

隨著因特網、多媒體和無線通訊技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通訊在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通訊產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通訊技術一個重要分支的短距離無線通訊技術正逐漸引起越來越廣泛的關注。本文通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析,證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。

前言

目前,我國大型石化企業在廠內的通訊方式,一般仍然采用傳統的有線傳輸方式,即依靠有線通訊電纜來傳輸信號,配合以傳統的程控交換機和防爆電話,防爆揚聲器等等設備終端來實現在防爆區與非防爆區之間的通訊。這樣的通訊系統龐大,線纜眾多不易于人員維護,加之廠區內部腐蝕性氣體,工作環境,自然環境等經年累月極容易造成設備的線纜損壞,影響通訊,由于是有線電纜連接在事故發生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對企業的事故救援,員工的人身安全,都造成巨大的損失。所以要大力發展無線通訊網絡在企業的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

石化工廠廠區面積大,人員分布散,防爆區內移動作業人員和零散作業人員眾多。無線通訊系統對滿足人員通訊需要,加強防爆區內分布人員的動態管理,優化廠區網路結構,實現企業安全生產,調度指揮的有線,無線互聯互通,相互結合的信息傳遞,保證企業安全高效的生產具有十分重大的現實意義。

2、常用的無線通訊技術分析

目前廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。 2.1 數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接,實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟,標準統一。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟,相應的設備價格的降低,使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數傳電臺的相關技術也在不斷發展,智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。

2.2 擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線(微波)進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備,可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。

通信系統論文:對數字通信系統特點及應用方法的探究

1.數字通信系統的含義

數字通信是指用數字信號作為載體來傳輸信息,或者用數字信號對載波進行數字調制后在傳輸的通信方式。無論在時間上還是幅度上,它都屬于離散的負載數據信息的信號。數字通信的主要技術設備包括發射器、接收器以及傳輸介質。數字通信系統的通信模式主要包括數字頻帶傳輸通信系統、數字基帶傳輸通信系統以及模擬信號數字化傳輸通信系統三種。數字通信研究為信息傳輸和存儲介質的設計帶來了便利。首先它的信源獨立設計,一旦用信源編碼器將信息轉換為比特,信息就可以無差別的存儲或傳輸,只要回復比特數據,就可以將其中蘊含的信息無差別地重構回來,也就是存儲和通信媒介可以獨立于信源,這也就意味著多種信源可以共享同意通信媒介,此外信道與信源的獨立性帶來了顯著的經濟效益。其次,信道優化設計,對每一個通信鏈路來說,信道編碼器、信道譯碼器、調制器和解調器都可以根據特定的信道特性進行優化。由于在每條鏈路上都可以對傳輸的比特進行再生,所以沒有“噪聲積累”。

數字通信中還存在以下問題:第一,數字信號傳輸時,信道噪聲或干擾所造成的差錯,原則上是可以控制的。這是通過所謂的差錯控制編碼來實現的。于是,就需要在發送端增加一個編碼器,而在接收端相應需要一個解碼器。第二,當需要實現保密通信時,可對數字基帶信號進行人為“擾亂”(加密),此時在收端就必須進行解密。第三,由于數字通信傳輸的是一個接一個按一定節拍傳送的數字信號,因而接收端必須有一個與發端相同的節拍,否則,就會因收發步調不一致而造成混亂。另外,為了表述消息內容,基帶信號都是按消息特征進行編組的,于是,在收發之間一組組的編碼的規律也必須一致,否則接收時消息的真正內容將無法恢復。在數字通信中,稱節拍一致為“位同步”或“碼元同步”,而稱編組一致為“群同步”或“幀同步”,故數字通信中還必須有“同步”這個重要問題。

2.數字通信系統的優點

數字通信與傳統的模擬信號不同,主要表現在以下幾個方面:

(1)數字信號具有極強的抗干涉能力。由于在信號傳輸的過程中不可避免的會受到系統外部以及系統內部的噪聲干擾,而且噪聲會跟隨信號的傳輸而進行放大,這無疑會干擾到通信質量。但是數字通信系統傳輸的是離散性的數字信號,雖然在整個過程中也會受到的噪聲干擾,但只要噪聲絕對值在一定的范圍內就可以消除噪聲干擾。

(2)數字信號更適合進行高質量的遠距離通信。在數字通信系統當中利用再生中繼方式,能夠消除長距離傳輸噪音對數字信號的影響,而且再生的數字信號和原來的數字信號一樣,可以繼續進行傳輸,這樣一來數字通信的質量就不是因為距離的增加而產生強烈的影響,所以它也比傳統的模擬信號更適合進行高質量的遠距離通信,通信質量也依然能夠得到有效保證。

(3)數字信號具有更強的保密性。與現代技術相結合的形式非常簡便,目前的終端接口都采用數字信號。

(4)數字信號應用范圍廣。數字通信系統還能夠適應各種類型的業務要求,例如電話、電報、圖像以及數據傳輸等等,它的普及應用也方便實現統一的綜合業務數字網,便于采用大規模集成電路,便于實現信息傳輸的保密處理,便于實現計算機通信網的管理等優點。

3.數字通信系統的缺點

數字通信系統雖然優點居多,但它也存在缺點。但是隨著新的寬帶傳輸信道的采用、窄帶調制技術和超大規模集成電路的發展,數字通信的這些缺點已經弱化。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展和廣泛應用,數字通信在今后的通信方式中必將逐步取代模擬通信而占主導地位。它的主要缺點如下:

(1)數字通信系統頻帶利用率不高

系統的頻帶利用率,可用系統允許最大傳輸帶寬(信道的帶寬)與每路信號的有效帶寬之比來數字通信中,數字信號占用的頻帶寬,以電話為例,一路模擬電話通常只占據4kHz帶寬,但一路接近同樣話音質量的數字電話可能要占據20~60kHz的帶寬。因此,如果系統傳輸帶寬一定的話,模擬電話的頻帶利用率要高出數字電話的5~15倍。

(2)系統設備比較復雜數字通信中,要準確地恢復信號,接收端需要嚴格的同步系統,以保持收端和發端嚴格的節拍一致、編組一致。因此,數字通信系統及設備一般都比較復雜,體積較大。

4.數字通信系統的應用

數字通信系統的關鍵性技術包括編碼、調制、解調、解碼以及過濾等。其中數字信號的調制以及解調是整個系統的核心也是最基本、最重要的技術。數字調制是通過對信號源的編碼進行調制,將其轉換成為能夠進行信道傳輸的頻帶信號,即把基帶信號(調制信號)轉變為一個高頻率的帶通信號(已調信號),而且由于在傳輸過程中為了避免信息失真傳輸損耗以及確保帶內特性等因素,在進行信號進行長途傳輸以及大規模通信活動時必須對數字信號進行載波調制。

(1)現階段的數字信號調制主要分為調幅、調相以及調頻三種。調幅即是根據不同的信號,通過調節正弦波的幅度進行信號調制,目前最常見的數字信號是幅度取值為0和1為代表的波形,即二進制信號;調相即是由于載波的相位受到數字基帶信號的控制,通常情況下載波相位和基帶信號是保持一致的,例如二進制基帶信號為0時,載波相位相應也為0;調頻及是利用數字信號進行載波頻率的調制。解調就是講載波信號提取出來并經過還原得到信息的過程,它是調制的逆過程也被稱為反調制。目前解調的類型分為相干解調和非相干解調兩大類。數字通信的質量通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標來衡量。對于數字通信系統的性能指標通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標來衡量。

(2)通信系統向數字化時代的轉變就是要從有線通信想無線通信,從公用移動網絡到專用網絡,從而實現全球化的數字通信理念。并且,通過現有的綜合業務數字網絡為基礎,通過一個多用途的用戶網絡接口就可以輕松實現信號發出端到接收端全程數字傳輸與交換的新型通信網。利用這種新型技術可以擴充通信業務的范圍,而且還具有更加經濟以及靈活的特點,能夠與現有的計算機互聯網、多媒體信息網、公共電話網以及分組交換數字網等進行任意轉換。隨著數字通信設備的發展和不斷完善,利用微處理技術對數字通信系統的信號進行轉變,還能夠使設備更加靈活的應用到各種長途以及市話當中。由于長途通信線路的投資遠大于終端設備,為了提高長距離傳輸的經濟性,未來高度、大容量的數字通信系統也將成為主流趨勢,而且隨著數字集成電路技術的發展,數字通信系統的設備制造也越來越容易,成本更低、可靠性也更高。

5.結語

數字通信系統是一種全新的利用數字信號進行消息傳輸的通信模式,伴隨著社會的不斷發展,數字通信的應用也已經越來越廣泛,在我們日常 生活中的電腦、手機上網、視頻電話、網絡會議以及數字電視等都是通過數字通信系統來進行信號傳輸的,而且由于社會的發展人們對各種通信業務的需求量也在逐漸增加,在光纖傳輸媒介還沒有完全普及以前,數字通信系統主要是利用電纜、微波等有限的媒介進行傳輸,但目前光纖技術的發展無疑將會推動數字通信的發展。隨著數字通信系統的發展,它將真正便利我們的生活,促進經濟的發展和社會的進步。

通信系統論文:論民航通信系統預防和查找無線電干擾的方法

論文關鍵詞: 民航通信系統 無線電干擾 預防檢測 重要性 方法

論文摘 要: 航空業的發展速度越來越快,國內機場和航線以及航班的次數逐年上升,無線電臺的數量也在日益攀升,而在民航通信系統中,無線電干擾給飛機造成嚴重的飛行影響,也會給國民經濟的發展帶來巨大的損失。加強民航通信系統的無線電干擾的預防和查找能力是一項需要長期完善的工作。主要論述民航通信系統無線電干擾的類型和預防、查找無線電干擾的方法,以期能夠為相關實踐提供些許理論參考。

長期阻礙民航通信系統和導航系統高效運作的主要因素就是無線電的干擾。以某機場的航空通信系統為例,筆者分析了互調干擾和串擾這兩種無線電干擾的類型,并相應提出了預防的解決辦法,最后提出了可以借鑒國外的監測與查找辦法來不斷提高我國的無線電干擾的查找與監測能力。

1 民航通信系統無線電干擾的類型

根據某航空公司的具體設置情況和無線電干擾情況,總結出兩種常見的干擾類型。

其一,互調干擾。它的涵義是如果收信機和發信機同時被輸入兩個以上(包含兩個)的頻率信號時,電路產生非線性特征,倘若另外還有一個信號正好與有用的信號頻率相似或相等,這個信號也能通過收信機和發信機,進而就會對有用的信號產生干擾。帶來的結果就是會降低通話的質量,甚至使接受到的信號失真,發生這種情況的時候,空中的飛行人員很難取得與地面控制中心的聯系,這就容易造成民航地空指揮通信系統不能正常工作,飛機的飛行安全得不到應有的保障。這種互調干擾的影響還會波及到航空設備的正常運作。例如發射機在進行合理科學調試之后的工作頻率可以達到輸出電路的最佳諧振點標準,此時通過電路的電流值保持在最低限度。倘若互調干擾信號導致工作電路失靈,那么通過電路的電流量就相應地增大,致使設備元件在運作過程中產生過多的熱量,很容易燒壞發射機。

因此要采取必要的預防措施來減少互調干擾的故障率。1)可以先從發射機方面入手,在每一臺發射機分用天線的時候,可以適當加大各天線之間的水平隔離距離和垂直隔離距離,這樣就能夠有效防止饋線相互靠行敷設,也可以將高Q帶通濾波器接入到發射機的輸出端口,從而有效提高收發信號的間隔,還可以不斷改進發射機末級功放的性能。2)可以從接受機方面著手來減小干擾程度。將衰減器接入到接受機的前端,使得干擾信號的電平降到最小限度。此外還可以采用多級調諧回路以保證接受機具有性能良好的工作回路,降低無線電的干擾程度。同時還可以在混頻器中使用平方律特性比較突出的構件,這樣也可以起到降低干擾的效果。3)檢查所有金屬配件的接觸情況,發現有接觸不良的及時更換,避免超負荷運行。

其二,串擾的情況是兩個以上(包括兩個)的無線電波道,當它們在通信時的頻率間隔非常接近的時候,其中的一個電波道的通話聲音就會在兩一個電波道中響起,從而干擾了該電波道的正常通信。現階段,民航通信系統的甚高頻通信系統專用頻段集中在7MHZ的范圍內。綜觀我國的民航通信系統情況,由于空管的單位數量大,每一單位都需要使用幾個甚至幾十個頻率,所以頻率相近的問題也在所難免。要有效避免這一干擾的發生就需要對信號頻率進行科學化、合理化的設計和布局,將那些比較相似的頻率均分到不同的無線電臺。如果一家無線電臺中存在多個間隔相近的頻率,就將這些相近的頻率分布到不同的天線共用系統中去。還可以在保證地空管制系統運作良好的情況下,減少間隔相近的頻率的發射機的正常發射功率,在一定程度上加大接受機的靜噪門限值。另外還要經常檢查與維護收發信機、濾波器、單向器等,隨時隨地掌握這些設備的運行情況,及時發現問題,做好設備的優化升級工作。

2 民航通信系統無線電干擾的查找方法

如何科學準確查找民航通信系統的無線電的干擾方法值得進一步研究與探索,這里以美國的實踐為例來說明具體的運作方式。美國民航無線電干擾監測系統(簡稱IMDS)在具體的應用中不斷得到完善,對無線電干擾的具有很高的監測能力,也可以對干擾源進行高精度的查找和定位,此方法轉變了民航通信系統中的導航方式,即由地基導航轉變衛星導航。該系統運行步驟主要有四點:

一是在用戶的發送報告遭受到無線電的干擾的時候,那么該監測系統便會把這些干擾報告如實記錄在案,最后匯總成無線電干擾事件報告表,詳細統計了事故發生的時間、事故持續的時間、無線電的干擾程度、事故帶來的后果和影響等,同時用發生時間作為檢索信息的目錄條件。倘若是飛行員報告的無線電干擾事件,其中記錄的內容要增添事故發生的位置、海拔、航向等。這些信息經過整理后,還要使用自動化軟件工具進行科學分析與鑒定,利用分析的結果可以隨時掌握檢測設備的使用狀況。

二是如果在已經確定的搜索區域中存有民航的地面設施時,要及時和地面設施取得聯系,及時將可能實施的監測行動通知下去。如果地面固定無線電干擾監測系統監測到無線電的干擾,則有關專家要立刻在該固定無線電干擾檢測系統設施附近部署地面移動的便攜式無線電干擾監測系統。通常來看,無線電干擾源一般位于該地面固定無線電干擾監測系統設施的無線電示向線的范圍之內。

三是當用戶所受干擾是間斷性干擾的時候,就要運用可搬移無線電干擾監測系統來查找和定位,因為移動便攜式無線電干擾監測系統不容易查找到間斷性干擾信號。可搬移無線電干擾監測系統可以最大限度地拓寬監測范圍,也可以在無人操作的條件下,自動實現數據搜集的目的,并且能保持較長的自動運作時間。該系統還可以由控制站通過RF調制解調器或電話線對其監測項目進行遙控。

四是在飛行員只報告RFI干擾的時候,地面設施對無線電干擾源的查找與定位工作就變得有些困難。這是因為報告飛機的無線電示向線覆蓋了面積較大的地理區域,這時候可以選擇機載無線電干擾監測系統來科學查找與定位出影響民航安全飛

行的無線電干擾源。

上述的方式具有一定的普遍性,但是畢竟基于外國的航空事業基礎上,所以我們在借鑒的同時首先要立足于本國國情,探索出更適合自身的監測辦法。

3 總結

綜上所述,民航通信系統中的無線電干擾的監測與控制工作關系重大,尤其在科學技術水平不斷發展的今天,很多種類的通信設備和工業生產設備的應用越來越廣泛,致使無線電干擾的現象頻頻發生,所以加強無線電及其頻率審批的管理和組織也非常重要,有效的管理可以為民航通信系統的正常運作提供良好的環境基礎。同時也要充分了解無線電干擾現象發生的根本原理,對不同的類型進行不同的預防和維護措施,提高規劃與布局的合理性以及科學性,爭取將甚高頻通信系統的無線電干擾程度控制在最低的范圍內,以便為管制運行提供良好的通信導航監視服務,促進民航事業的發展。

通信系統論文:多媒介通信系統鏈路管理的設計和實現

摘要：軍事通信系統和某些民和領域對通信可靠性和抗毀性的需求使得點到點的鏈路傾向于建立在多種通信媒介、多種協議上。介紹了一種借鑒OPC規范，基于COM技術，在多協議、多種協議上。介紹了一種借鑒OPC規范，基于COM技術，在多協議、多通信媒介上進行鏈路管理和調度的解決方案，并給出了具體實現。 關鍵詞：多種通信媒介 多協議 鏈路調度 COM

在許多應用中，如軍事通信中的C4I系統、政府部門和特殊行業中的某些重要通信系統，對通信網絡的可靠性、抗毀性有著非常苛刻的要求，既要求在正常情況下有較高的通信效率，又要求在惡劣環境下能保證基本的通信，因此僅僅依賴單一通信媒介難以達到可靠性的要求。在C4I系統中，把現有的和未來的全部傳輸媒介資源綜合到通信系統中已經成為通信網絡追求的目標之一。在民用領域，例如高速公路聯聯網收費系統中，因為需要一個24×7的可靠通信平臺，亦采用了不同類型的通信媒介（如圖1），它通常把專線作為主用線路，把公眾電信網提供的撥號線（普通調制解調順或ISDN）連接作為臨時備用線路。不同通信媒介的效率和經濟性差別很大。對不同類型的通信鏈路必須進行綜合調度，做到自適應不同的網絡環境，自動在主用鏈路和多條備用鏈路間進行切換。這樣才能適應這些系統對網絡生存能力的要求。

傳統開過程中，常把最上端的應用程序直接建立在多種通信設備上，在應用程序中直接對不同類型鏈路進行管理和調度，這對整個系統的開發、升級、擴展帶來了很大問題。一方面應用軟件開發者需要耗費大量精力在不同的通信設備上，而這些工作在別的同類項目中無法復用；另一方面，當系統需要升級通信設備，或者擴展新的通信媒介時，幾乎相當于重新開發整個系統。同時，在多個應用程序共享通信設備時容易產生沖突。借鑒超鏈思想以及微軟和工業控制界共同推出的OPC（OLE for process control）規范的設計思路，提出了基于COM技術的解決方案。

1 系統設計

1.1 設計思想

可以把所有媒介所提供的通信資源看作單一的邏輯數據鏈，即超鏈，它表示每一個節點到相鄰點的連接，而并不關心具體的通信媒介OPC規范通過提供標準接口的方法，使下層設備無需了解上層應用，上層標準接口的方法，使下層設備無需了解上層應用，上層應用亦無需關心下層設備的細節。借鑒二者的思想，在應用軟件和通訊設備間增加了一層類似中間件的通信平臺，使得應用軟件和通信設備間的無關性得以實現，并把對通信設備的訪問進行統一管理，解決了并發沖突問題。

1.2 系統結構

根據ISO七層網絡體系定義，在傳送（Transport）層之上對底層進行封裝，是因為在多媒介情況下，多種協議是分布式網絡體系的一個基本要求。一方面，一般情況下，不同的通信媒介適用的傳送層協議是完全不同的；另一方面，系統中所傳輸的不同數據類型對通信性能（如一次可傳輸消息大小、實時性等指標）的要求差別很大。針對不同數據類型，設計具有不同性能的傳送層協議，并實現自適應調度，是實際應用的需求。只有在傳送層之上進行封裝才有可能屏蔽不同媒介所帶來的差異。系統整體描述如圖2所示。

鏈路的調度管理層對不同協議、不同通信媒介以及不同鏈路進行一管理和調度。通信媒介1～n表示諸如專線網絡、撥號線-MODEM、無線調制解調器-無線電臺及與此類似層次、將來擴展的不同通信媒介，鏈路調度管理層對這些通信媒介進行初始化、激活、配置，并獲得它們的數據接口和所有應該得到的狀態。協議1～n表示諸如基于TCP的協議、基于UDP的協議、半雙工高速短波協議以及將來擴展的各種不同協議，它們的管理同樣由鏈路調度管理層進行，接口并不直接暴露給上層，而是由管理層封裝后向上層提供統一的接口。協議模塊在需要發送數據或者有數據到來時并不直接與各通信媒介模塊通信，而是通過鏈路管理層訪問通信媒介模塊所提供的接口。這是因為許多通信模塊（與物理設備聯系緊密）并不支持并發訪問，鏈路管理層把對它們的訪問串行化。

1.3 模塊化和可擴展性

在不同的應用中，所用的協議和通信組件不盡相同，要求在鏈路管理層不做過多的改動，既能加入新的協議模塊和通信媒介模塊。這樣就需要設計和實現做到模塊化，且各模塊和鏈路調度模塊之間必須隔離開。鏈路調度模塊通過盡量統一的接口對各模塊進行調度和管理。微軟的組件對象模型技術（COM）就提供了這種特性。OPC規范應用COM/OLE技術實現了模塊化和可擴展性，但OPC規范主要針對工業控制領域，在本設計中無法完全實現，故直接采用COM技術，借鑒OPC的設計思想構建本設計。每個協議模塊和通信媒介模塊均是一個單獨COM組件，通過接口和回調接口與鏈路調度模塊進行通信，鏈路管理模塊以總線方式實現對協議模塊和媒介模塊的管理。而協議組件和通信媒介組件之間的通信則由鏈路調度模塊轉發。

所面臨的難點之一在于協議組件和通信媒介組件可以有相同的數據接口，但是這些組件的特性千差萬別，在設置參數和獲得當前狀態方面無法做到大致統一的接口，可以通過組件自解析的方式解決。鏈路管理模塊和這些組件之間的參數用字符串或數組的方式傳遞，各組件在得到這些字符串后根據本身的情況進行解析，得到特定的參數。

難點之二，如前文所述，通信媒介組件與物理層密切相關，很難做到支持并行化的輸入。在多條獨立鏈路不同的線程中同時使用同一通信媒介時，各鏈路對物理層的操作將產生沖突，必須對通信媒介組件的數據輸入進行串行化處理（排隊），使同一時刻，只處理一個輸入。在COM組件的多線程模型中，單線程套間（STA）模型有如下特點：如果某COM組件的對象生成在單線程套間中，則只有與同在一個套間特定的線程可以訪問該對象不在同一套間的其他線程必須通過列集（marshal）技術才能訪問該對象。這種技術基于COM ORPC協議和消息階列機制，自動把對該對象的訪問串行化了。所以如果每個通信媒介組件都只有一個對象且生存在STA中，則通過列集技術它的訪問自動被串行化。

1.4 媒介模塊和協議模塊的設計

媒介組件封裝了與網絡平有關的操作，向上提供了建鏈、斷鏈、發送數據、接收數據（回調）、參數設置、狀態改變報告（回調）、參數查詢、狀態查詢等接口。

例如在高速公路網絡中，專線網絡和撥號線后備鏈路都基于IP網絡，Windows套接字接口（Winsock）提供了一個基本與協議無關的傳送接口從而封裝了基本操作。但是對于不同協議，具體操作仍稍有不同，如面連接的TCP和面向無連接的UDP向上層暴露的SOCKET連接過程就很不相同，同時對不同協議參數信息的查詢和設置接口差別也很大；而撥號線后備鏈路在SOCK

ET連接之外還有撥號、掛斷等操作。媒介組件在Winsock基礎上又給出了一層封裝，把建立鏈路、撤銷鏈路、等差別較大的操作在此層完成，向上層暴露統一的建鏈方法。對于參數的設置和信息查詢，媒介組件同外界通過不定長度的數組或字符串交換，這樣就形式了掩蓋了差異，保持了接口的統一性。對于特殊的后備媒介，如無線MODEM-無線電臺方式，媒介組件必須提供與IP網絡相一致的接口，而對設備的操作（串口、MODEM、電臺）進行封裝。節點ID系統（與IP系統類似）也在此組件中進行管理。

在媒介模塊之上完成的協議控制以獨立的COM組件方式存在。這是考慮到媒介類型與協議并非一一對應，一種協議可能適用于多種媒介，一種媒介亦可能使用多種協議。

2 鏈路的管理、維護和調度

鏈路的管理、維護和調度是本設計的重點內容之一，可從運行角度和維護測試角度分別考慮。在運行中，系統的每個節點都可能通過多條鏈路與多個節點通信，每條鏈路所使用的通信媒介和協議又不盡相同。與同一節點通信的過程中，有可能在不同的通信媒介和協議間切換。同時，鏈路管理層必須實時獲得各條鏈路的運行狀態和當前參數，如通斷情況、吞吐量等，以作出正確的調度決策。從維護測試角度，需要設置各條鏈路所涉及的協議參數和涉及通信媒介的參數；新節點必須能夠自動加入，成為任一節點的客戶端。

2.1 多鏈路管理

鏈路管理層必須維護一張鏈路表，以記錄各條鏈路的情況（如表1）。

表1 鏈路管理表結構

目的ID通信媒介鏈路標識對應目的地址優先紡鏈路狀態000001'U'0001192.169.0.11NO目的ID是節點的全網唯一標總值，通信媒介用字符標識，鏈路標識是鏈路的唯一標識。對應目的地址為下一層（特定通信媒介）的地址：若基于UDP/IP或TCP/IP，則為IP地址；若基于短波或者別的通信媒介，則為在下一層約定的地址。優先級表示與同一目的ID通信時優先采用哪條鏈路。與同一節點間的鏈路可能有數條，它們互相獨立且對等，只是優先級不相同。鏈路狀態包括中止和激活兩種。中止狀態指鏈路保持在偵聽態，能接收數據幀關上報鏈路管理組件，而發送線程中止運行；激活狀態指兩節點在此鏈路上進行通信。鏈路由中止狀態到激活狀態轉換的過程稱為激活，包括啟動發送線程，通過發送握手幀和接收握手成功幀與目的ID進行握手等過程。

鏈路表包括了所有可能使用的鏈路，在本節點啟動時，只激活優先級最高的鏈路。若優先級最高鏈路無法激活，則激活次高的鏈路，以此類推，直到連接上。若激活了非最高優先級鏈路，則保持高優先級鏈路的“試圖連接狀態”。若均無法激活，則停止主動激活，等待被動激活。在所有激活的鏈路上，服務器主動發出“心跳信號”，偵測鏈路狀態，包括鏈路是否中斷、心跳信號回應時間等，并實時反映到鏈路表上。

圖3 鏈路切換（自動切換、非自動切換）流程圖

本節點與主服務器（即主父節點）和備份服務器（如有）之間的鏈路必須在本節點運行之前配置，與各客戶端（子節點）之間的鏈路可在運行中動態配置，由客戶端主動發起，申請加入。

2.2 鏈路間切換

在與一個節點通信的過程中，當主用鏈路（優先級高）斷鏈或擁塞時，必須自動切換到備用鏈路上進行數據通信，稱為自適應切換；亦可禁止自適應切換而由上層控制，稱為非自動切換。在許多網絡中，父節點備用鏈路通信是公用的，無法由某兩個節點永久占用，只能在需要時申請激活。

在自動切換模式下，切換原則是：盡量使用高優先級鏈路進行通信。分五種情況討論：（1）網絡層交給鏈路層一系列待發送消息，此消息結構中包含了目的ID。鏈路層通過鏈路列表打到此目的ID對應的已經激活的鏈路中優先級最高者進行通信。（2）當正在通信的鏈路中斷時，保持該鏈路的試圖連接狀態。激活優先級次之的鏈路，若無，則再次之（此鏈路應在切換鏈路集內）。如果沒有鏈路可以被激活，則認為通信中斷；若激活優先級鏈路，則從未被ACK的消息開始發送。（3）在通信中，高優先級的鏈路被激活時，中斷正在使用的鏈路，轉移到高優先級的鏈路上，從未被ACK的消息開始發送。（4）末在通信中的鏈路中斷時（由心跳信號偵測得知），保持該鏈路試圖連接狀態，激活優先級次之的鏈路，若無，則再次之（在切換鏈路信內）。如果沒有鏈路可以被激活，則認為通信中斷。（5）末在通信中，高優先級的鏈路被激活時，中斷低優先級鏈路。

非自動切換模式下的要點是保證在切換過程中數據的安全性，不丟失也不重復。向上層提供的非自動切換接口提供三個功能：a.激活某條鏈路；b.將當前通信切換至某條鏈路；c.中止（disable）某條鏈路。在產生通信動作前，上層可以指定目前激活的鏈路（同時中止其它鏈路，使激活鏈路保持在1）；如果不能激活指定鏈路，則報告到上層，由上層繼續進行調度。激活鏈路只有一條，有通信動作產生時，鏈路層自然采用條鏈路進行通信。如果需要從鏈路A切換到鏈路B，上層必須先激活鏈路B，此時有A/B兩條鏈路激活。但是通信仍在鏈路A進行；然后上層將當前通信切換至鏈路B；鏈路管理層待上條消息發送成功或失敗后，再切換至鏈路B；最后上層disable鏈路A，使激活鏈路仍然只保持一條。在這種模式下，盡管是非自動切換，但是鏈路管理層仍然對其過程進行干預，保證了數據的安全性。鏈路切換流程如圖3。

2.3 節點動態加入

新的節點希望成為某節點的子節點時，配置與該節點（服務器）之間的鏈路，并向該節點發出加入申請幀，等待對應回傳，從回傳信息中判斷對方是否允許本節點加入。與服務器之間有可能多鏈路，申請幀中必須包含所有這些鏈路的信息。

本節點收到新的客戶端加入本網絡的申請幀時，由服務器操作員審核是否允許該客戶端加入。若允許，從申請幀中獲得與該節點間所有鏈路的信息寫入鏈路表，并把對方發送申請幀所使用的鏈路設為激活狀態，然后發送“成功”應答幀至該節點，至此，即加入了一個新的子節點。若未通過審核，則發送“失敗”應答幀至該節點。

本系統的優點在于：（1）基于超鏈思想，對點到點的多種類型鏈路、多條鏈路進行統一管理，使具體通信事務不必關心鏈路調度；對外接口簡單，易于二次開發；（2）基于COM技術和OPC規范設計思想，把協議、媒介驅動、鏈路管理作為獨立的組件，使系統的可擴展性大大增強，可以在基本不改變其他要素的情況下，獨立地升級或增加協議或媒介驅動協議，系統的靈活性和適用范圍大大增加。

通信系統論文:淺論無線蜂窩通信系統中的定位技術

本文論述了無線蜂窩通信系統中的兩種定位體制,并重點介紹基于移動網絡定位技術的常用定位方法,即AOA、TOA、TDOA定位方法,同時分析各種定位方法的優缺點。

要想獲取到目標的具體位置信息,一般都是采用GPS定位信息,但當目標處在高樓聳立的城市之間,GPS的部分衛星信號處于遮擋狀態,此時為了獲得到目標的準確信息,可以考慮采取其他的輔助定位方式。比如說,利用偽衛星技術,該技術實質上就是指安置在地面上的地基發射站,它發射的信號與GPS的信號相類似,但該種技術需要架設額外的設施;采用DTV技術,由于大城市環境中,DTV設施資源也有限。此時可以考慮采用無線蜂窩通信系統,該系統在城市中應用成熟,基站信號好。因基站可以發射信號,目標可以利用基站的信號信息,確定目標的位置,即可以采用無線蜂窩通信系統來彌補GPS定位技術的不足,從而準確獲取目標的位置信息。

無線蜂窩通信系統中的定位技術主要有兩種體制。一種是基于下行鏈路的定位技術,即基于移動臺的定位技術;一種是基于上行鏈路的定位技術,即基于移動網絡的定位技術。基于移動臺的定位技術要求移動臺參與定位參數的測量以及測量值的求解計算。基于蜂窩網絡的定位技術是指網絡根據測量數據計算出移動終端所處的位置,通常必須利用3個或3個以上蜂窩基站接收手機信號的定位參數,即到達時間、角度或強度。

1 基于移動臺的定位技術

現已提出的基于移動臺的方法主要有:基于下行鏈路增強觀測時間差定位方法、基于下行鏈路空閑周期觀測到達時間差方法、基于GPS作為輔助的定位技術等。

2 基于移動網絡的定位技術

基于蜂窩網絡的定位方法目前主要有:基于Cell-ID定位和基于時間提前量定位的方法、上行鏈路信號到達時間定位方法、上行鏈路信號到達時間差定位方法以及上行鏈路信號到達角度定位方法等。

2.1 AOA

角度到達[1](AOA,Arrival of Angle)定位方式是根據信號到達的角度,測定出運動目標的位置。在AOA定位方式中,只要測量出運動目標與兩個基站的信號到達角度參數信息,就可以獲取目標的位置。蜂窩移動網的AOA定位方式,指的是基站接收機利用基站的天線陣列,接收不同陣元的信號相位信息,并測算出運動目標的電波入射角,從而構成一根從接收機到發射機的徑向連線,即測位線,目標終端的二維位置坐標可通過兩根測位線的交點獲得。

2.2 TOA

抵達時間[2](TOA,Time of Arrival)定位方式也稱為基站三角定位方式,通過測量從運動目標發射機發出的無線電波,到達多個(3個及以上)基站接受機的傳播時間,來確定出運動目標的位置。已知電波傳播速度為c,假設運動目標與基站之間的傳播時間為t,運動目標位于以基站為圓心,以移動終端到基站的電波傳輸距離ct為半徑的定圓上,則可由3個基站定位圓的交點,來確定目標移動的二維位置。TOA定位方式中,為了根據發射信號到達基站的接收時間,來確定出信號的傳播時間,要求運動目標發射機在發射信號中,加有發射的時間戳信息。這種定位方式的定位精度取決于,各基站和運動目標的時鐘的精度,以及各基站接收機和運動目標發射機時鐘間的同步。

TOA算法要求參加定位的各個基站在時間上要嚴格同步,由于電磁波的傳播速率很高,微小的誤差將會在算法中放大,使定位精度大大降低。傳播中的多徑干擾、NLOS以及噪聲等干擾造成的誤差會使圓無法交匯,或者交匯處不是一點而是一個區域。因此TOA對系統同步的要求很高,并且需要在信號中加時間戳(要求基站之間的同步),而實際參加定位的基站一般在3個以上,誤差是不可避免的。這時候可以利用GPS對基站進行校正并利用其他補償算法來估計位置,提高算法的精確度,但同時增加系統的開銷和算法復雜程度,因此單純的TOA算法在實際中應用很少。

通信系統論文:雙向光無線通信系統設計的綜述

引言

無線光通信(OWC)正成為一項越來越受人關注的技術,因為它融合了光通信的高信息速率與無線移動通信的優點[1]。早期的無線光通信系統是以室內和室外系統出現的,現在人們正在努力攻克這些新光通信網絡的技術挑戰[2]。新興的無線光通信網絡與當前的光纖網絡有很大的不同,無線光通信收發器通常在廣泛分布的收發器之間建立雙向鏈路[3]。雙向通信可以通過簡單的主動下行鏈路來實現,在這樣的鏈路中所有的收發器之間通過發散的LED光束或校準的激光光束相互發送已編碼的光信號[4]。或者,雙向通信也可以通過被動下行鏈路實現,在這樣的鏈路中,一個固定的光源發出光束,遠程的收發器反射并調制入射光束[5],然后將已編碼的光信息返回給光源。被動上行鏈路的雙向逆向調制有多個優點,包括更低的能耗、實施的便捷性、移動性,以及對遠程收發器布局的非敏感性[8]。但是部署的收發器必須能夠高效地將入射光束反射到光源,并調制入射光束[6]。無線光通信收發器的高效逆向調制的首要問題是反射的方向性。最簡單的反射器(RR),即角形反射器,可以將入射光束反射到其各自的光源,反射方向立體角最大可以達到π/2球面度,占到整個球體立體角即4π球面度的1/8[7]。角形反射器通常被用作雙向無線光通訊收發器,因為其與調制器的整合簡單方便,但是,還必須考慮到更大反射角的需求。因此球形反射器的方案被提出來[8]。因為其對稱性,球形反射器可以實現在整個球面上的反射,即4π球面角的反射立體角[9]。但是,球形反射器的反射最終取決于折射,所以,必須審慎地確定球體的折射率,從而實現理想的反射水平[10]。無線光通信收發器的高效逆向調制的另一個問題是調制速度。調制的目的是在遠程收發器上將光信息編碼,然后收發器將光信息返回給光源,多項技術已經被用于此目的[11]。

1基于超快全光技術的雙向光無線通信系統原理

本文采用了雙向無線光通信收發器的一個新結構。這個結構整合了球形反射和全光學調制,因為球形反射能夠實現更大的方向角,而全光學調制能夠保證高速率的運行。本文對球形反射和全光學調制的整合方案進行了理論分析,并在三種有著不同折射率和非線性的球形逆向調制器上進行了實驗測試。通過圖1所示的球形逆向調制器,反射和調制功能被整合進建議的無線光通信收發器中。斜視圖見圖1(a),橫截面圖見圖1(b)。平行的入射信號束照在球體上。信號束在入口處聚集,在后部反射,并在入口處再次成為平行信號束,然后返回光源。同時,無線光通信收發器生成一個本地控制光束,這個光束照在球體的后部,它對反射的入射信號束進行調制。球體后部非線性信號束的相互作用可以實現本地光信息在反射信號束上的編碼,然后編碼后的信號束返回其光源。整個反射調制過程的效果取決于球形反射調制器的材料特征。針對反射和調制,有必要確定合適的折射率n以及非線性系數n2。本文研究了不同類型的球體,并對三種玻璃進行了測試:N-BK7被用作基準玻璃,因為它表現出較低的折射率(n=1.51)和較低的非線性(n2=3.2×10-16cm2/W);對N-LASF9進行了測試,它表現出中度的折射(n=1.85)和中度的非線性(n2=1.7×10-15cm2/W);還對S-LAH79進行了測試,它表現出較高的折射(n=2.00)和較高的非線性(n2=2.8×10-15cm2/W)。這里的n2值是根據Boling-Glass-Owy-oung(GBO)模型[12]計算的。所有三種玻璃都有很高的透明度,且在可見和高達2000nm波長的近紅外光譜中有比較穩定的折射,因此能夠實現室內鏈路或室外鏈路。波長為1550nm的入射信號束沿著光軸(OA)照在球體上,照射方位角為,相對于xyz坐標系的極角為θ。波長為780nm的本地控制束照在整個球體后部。光束的分離通過系統中的一個1550nm的帶通二色向濾光片實現,濾光片穿過1550nm的信號束并攔截780nm的本地控制束。在x-y平面放置了一個孔徑以攔截雜散光。所有被測試的球體的半徑為a=2.5mm。對長度為z=L=3.00m范圍內的反射光束進行了反射強度測量。

2基于超快全光技術的雙向光無線通信系統設計

針對反射調制,為了確定理想的反射水平,有必要研究球體的折射特征并定義出最優的折射率[13]。本文使用了射線跟蹤模型以研究折射的特征。在這個模型中,均一強度的入射信號束照在球體上。在兩個關鍵點測量了信號束強度,以取得球體折射率n的不同值。在近似n=2.00的折射率下,在球體的后部形成一個很強的焦點。這樣的聚焦使得反射信號束變成平行信號束后返回光源,而這能提高反射性能;另外,這樣的聚焦可以增強非線性信號控制束的相互作用,而這能提高調制性能。這樣的觀察結果與球形反射器中折射的理論近似研究結果是一致的,這說明n=2.00的球體可以將靠近光軸的近軸光線聚焦到光軸的交叉點和球體的后部[14]。這樣的觀察結果也與對球體的嚴格電磁模擬結果一致,這個球體模型基于Mie理論[15]創建,模擬結果顯示出n=2.00的模擬球體在光軸交叉點和球體后部形成一個高強度的焦點。信號束在長度L的范圍內傳播,然后反射到光源。標準化的反射信號束強度為Is和n,對于S-LAH79玻璃(n=2.00)球體而言,它能夠實現有效的反射,其反射信號強度比N-LASF9玻璃(n=1.85)球體的大9×105倍,比N-BK7玻璃(n=1.51)球體的大4×106倍。這樣的結論與球體實驗測試結果整體上一致。實驗測試結果顯示S-LAH79玻璃(n=2.00)球體的反射信號強度比N-LASF9玻璃(n=1.85)球體的大7×105倍,而N-BK7玻璃(n=1.51)球體的反射信號強度更低,比測試系統的最低噪聲還要低。對S-LAH79玻璃(n=2.00)球體的進一步實驗測試顯示其反射光束與主要來自被照射球體近軸區域的反射光束有0.02°的發散角,近軸區域占球體中央截面積的3%。因為球面像差,球體近軸區域之外的部分入射光束丟失,而這會導致信號衰減(即信號減弱)。為了確定球形逆向調制器全光學運行的特征,本文進行了一系列的隨時間變化的脈沖激勵研究。實驗示意圖如圖2所示(未嚴格按比例)。時長為100fs,波長為780nm的本地控制脈沖波激活球形逆向調制器的后部,強度在0.52至2.10GW/cm2之間。時長為100fs,波長為1550nm的入射信號脈沖波照射球體的入口處,完成后續的反射和調制。在隨時間變化的試驗中,本地控制脈沖波被一個電動平臺延遲,隨著時延變化的反射信號功率被相敏檢波系統記錄下來。請注意,反射束的傳播長度取決于上面所述的0.02°光束發散角以及檢波儀的尺寸。

3系統測試與分析

脈沖光波激勵測試的結果如圖3所示。測試的方式是測量三種玻璃N-BK7(n=1.51)、N-LASF9(n=1.85)和S-LAH79(n=2.00)球形逆向調制器(從下到上)的反射信號強度Is(t),它隨著時間t而變化。這些反射信號強度都參照S-LAH79(n=2.00)球形逆向調制器的信號進行了標準化處理。很顯然本地控制束可以在超短時標內有效地調制信號束。反射信號強度的特征脈沖波為大約120fs的半峰全寬(FWHM)波[1

6]。圖3的逆向調制信號時域特征反映了全光學調制的機制。所有三種信號相對于時間零點都是對稱的,每個信號都有與控制和信號脈沖時間相當的半峰全寬(FWHM)。因此,本地控制脈沖和信號脈沖之間的非線性被認為在性質上為非共振,其原因是玻璃的非線性電子極化而不是共振電荷載體的光子生成和重組。在施加本地控制束之后,反射信號強度增加。這種正極性說明正非線性系數使得本地控制束在球體后部表面的折射率有一個瞬時的增加,這導致反射信號強度的提升。對于780nm控制束和1550nm信號束,按照Kramers-Kronig關系,圖中的微小負旁瓣被認為導致了控制束引起的整個球體內信號束吸收量的增加。對反射信號功率ΔPs的調制如圖4所示,對于N-BK7(n=1.51)、N-LASF9(n=1.85)和S-LAH79(n=2.00)球形逆向調制器,隨著(峰值)本地控制束強度而變化。線性趨勢在圖中表現得很明顯,而斜率被用來計算材料的非線性系數。對于N-BK7(n=1.51)球形調制器,其信號水平特別低,只在本地控制束最高強度2.1GM/cm2的時候才能明顯看到,其估算非線性系數為n2=(3±1)×10-16cm2/W。這個值基本上符合之前研究中的實驗值3.5×10-16cm2/W,這也與BGO模型計算值3.2×10-16cm2/W處在相同的數量級。對于N-LASF9(n=1.85)球形逆向調制器,非線性系數n2=(1.3±0.1)×10-15cm2/W。這個值與之前研究的實驗值9.6×10-16cm2/W相當,與BGO模型的計算值1.7×10-15cm2/W在相同的數量級。對于S-LAH79(n=2.00)球形逆向調制器,非線性系數n2=(1.8±0.1)×10-15cm2/W。值得注意的是,從圖中的球形逆向調制器線性趨勢可以看出:如果有必要,可以進一步增加本地控制束強度以獲得反射信號功率的更大調制深度,因為在施加的本地控制束強度水平中沒有發現更大的非線性和/或信號破壞。總的來說,S-LAH79(n=2.00)球形逆向調制器最適合用作無線光通信收發器,因為它能同時提供有效的反射和調制性能。本文的實驗研究顯示了嚴格意義的全光學轉換而不是隨機輸入波形數字調制的脈沖反應特征,而測得的脈沖反應的近乎實時特性證明這樣的收發器結構可以有效實現GB/s或更快的高速信息調制。 4結束語

本文提出了無線光通信收發器的一個雙向運行結構。開發了球形逆向調制器,以實現廣方向角(2π球面角)的反射以及在超快時標上(120fs時長)的全光學調制。采用三種玻璃N-BK7、N-LASF9和S-LAH79設計了球形逆向調制器。實驗結果顯示S-LAH79結構能夠為反射和調制提供最佳的折射和非線性。這樣的球形逆向調制器對于未來無線光通信系統的全光學運行來說將是重要的單元。通過對已有的提取光載波方式所組成的無線光雙向通信系統的性能進行比較,結果表明本系統結構具有提取光載波功率較大、傳輸性能較優,適合更長距離傳輸的優點。